本發(fā)明屬于車間生產(chǎn)執(zhí)行邏輯建模領域，尤其涉及一種離散制造車間生產(chǎn)執(zhí)行邏輯建模方法。

背景技術：

1、隨著市場競爭加劇，離散制造車間的生產(chǎn)執(zhí)行過程需要更高的靈活性以適應不斷變化的制造需求。數(shù)字孿生(digital?twin，dt)技術的應用為解決這一挑戰(zhàn)提供了可能，其通過調(diào)度、仿真等技術實現(xiàn)車間生產(chǎn)的同步、預測和決策。然而，由于生產(chǎn)執(zhí)行過程中存在動態(tài)不確定性和干擾，現(xiàn)有技術存在以下不足：

2、第一，現(xiàn)有生產(chǎn)執(zhí)行邏輯模型難以有效集成信息流、控制流和物料流(flows?ofinformation,control,and?material,ficm)。目前常用的模型包括用于表示調(diào)度計劃的甘特圖、用于描述控制流邏輯的petri網(wǎng)、用于描述物料流的七要素(seven?elements,se)模型和面向物料節(jié)點的七要素(material?node?oriented?seven?elements,mnose)模型等。這些模型各自僅描述了ficm的部分內(nèi)容，缺乏對三者關系的綜合考慮，難以滿足動態(tài)生產(chǎn)環(huán)境下對生產(chǎn)執(zhí)行邏輯完整描述的需求。

3、第二，在實際工業(yè)應用中，當出現(xiàn)設備故障或訂單變更等生產(chǎn)干擾時，需要同時處理生產(chǎn)計劃更新、控制程序修改和物料重新調(diào)度等多個方面的調(diào)整?，F(xiàn)有技術需要分別管理和更新不同流的模型，這不僅增加了響應延遲，還可能導致模型之間的狀態(tài)不一致，降低系統(tǒng)可用性。

4、有鑒于此，本領域亟需一種新的生產(chǎn)執(zhí)行邏輯模型，該模型應能夠：(1)有效集成和描述ficm；(2)支持動態(tài)生產(chǎn)執(zhí)行邏輯的描述。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種離散制造車間生產(chǎn)執(zhí)行邏輯建模方法。

2、本發(fā)明的一種離散制造車間生產(chǎn)執(zhí)行邏輯建模方法，基于有向服務節(jié)點對dsnp和封裝服務單元esc構建生產(chǎn)執(zhí)行邏輯模型pelm-dae，具體包括以下步驟：

3、步驟1：定義有向服務節(jié)點對(directed?service?node?pair，dsnp)，對七要素se模型進行擴展，一致地表達基本生產(chǎn)活動的動態(tài)執(zhí)行邏輯。

4、步驟2：定義可封裝服務單元(encapsulated?service?cell，esc)，實現(xiàn)多個有向服務節(jié)點對dsnp的組合和功能化、模塊化封裝，以表達更復雜的生產(chǎn)邏輯；同時實現(xiàn)車間生產(chǎn)中的信息流、控制流和物料流ficm的承載，并實現(xiàn)其中生產(chǎn)執(zhí)行邏輯的靈活配置重構。

5、步驟3：構建生產(chǎn)執(zhí)行邏輯模型(production?execution?logic?model?withdirected?service?node?pairs?and?encapsulated?service?cells，pelm-dae)，通過組合多個有向服務節(jié)點對dsnp和可封裝服務單元esc，實現(xiàn)ficm在車間中的集成表示，以及車間層面的生產(chǎn)執(zhí)行邏輯有效表達和靈活重構。

6、進一步的，步驟1具體為：

7、首先，通過集成ficm，將虛擬服務節(jié)點擴展為服務節(jié)點，定義如下：

8、sn＝<pn,an,pos,ts,sn,fset,desin,desout>????????????(1)

9、其中，pn為服務節(jié)點類型，根據(jù)服務節(jié)點執(zhí)行的服務不同，分為路徑節(jié)點、加工節(jié)點、存儲節(jié)點和輔助節(jié)點；an為服務節(jié)點的屬性要素，包括物流路徑、加工節(jié)點、緩沖區(qū)，節(jié)點類型與屬性存在對應關系；pos為服務節(jié)點的坐標，表示物料在生產(chǎn)過程中到達和停止的具體坐標位置；ts為服務時間，表示物料進入服務節(jié)點后停留并執(zhí)行生產(chǎn)活動的時間；sn是服務節(jié)點的狀態(tài)，包括空閑、工作和阻塞；fset是當前在節(jié)點中執(zhí)行服務的流實體集；desin表示流實體進入服務節(jié)點的條件，決定是否拒絕或允許物料進入節(jié)點并啟動服務；desout表示流實體可以離開服務節(jié)點并前往下一個服務節(jié)點的條件。

10、為了描述服務節(jié)點處及服務節(jié)點間的生產(chǎn)活動，定義有向服務節(jié)點對dsnp如下：

11、dsnp＝<pp,n1,n2,dir,tl,se,sp,e>???(2)

12、其中，pp是dsnp的類型，根據(jù)服務節(jié)點的類型及其連接關系描述不同的生產(chǎn)執(zhí)行活動；n1和n2是定義的兩個服務節(jié)點，代表物質空間中將發(fā)生生產(chǎn)活動的兩個位置；dir是n1和n2之間連接邊的方向，表示服務節(jié)點之間物料的流動關系，可以是雙向、正向或反向；tl是物流時間，表示在兩個服務節(jié)點之間執(zhí)行物料轉移活動所需的時間；se是dsnp連接邊的狀態(tài)，包括空閑、工作和阻塞；sp是dsnp的狀態(tài)，包括激活和未激活，反映生產(chǎn)活動的執(zhí)行過程；e是dsnp的執(zhí)行器，表示在兩個服務節(jié)點之間執(zhí)行物料轉移活動的物流設備。

13、進一步的，步驟2具體為：

14、通過組合和封裝多個有向服務節(jié)點對dsnp，描述模塊化生產(chǎn)單元的組成結構，提出兩種可封裝服務單元esc，即流程封裝服務單元pesc和緩沖封裝服務單元besc，定義如下：

15、

16、

17、其中，c、p和b分別是控制設備、處理設備和緩存設備；是esc的執(zhí)行器集合，用于實現(xiàn)其中的物料流轉；dsnpset是esc中的dsnp集合，用于描述單元的生產(chǎn)執(zhí)行邏輯；lnset是esc的內(nèi)部物流路徑集合，用于實現(xiàn)esc路徑上執(zhí)行器的自組織；和是單元的進料和出料位置，表示esc與其外部元素之間的物料交互接口。

18、對于流程封裝服務單元pesc，和是其私有輸入和輸出緩沖區(qū)；對于緩沖封裝服務單元besc，pescset是可以為其提供存儲服務的pesc集合。

19、同時，在生產(chǎn)執(zhí)行過程中，基于封裝的有向服務節(jié)點對dsnp攜帶和集成ficm，從而描述單元中的動態(tài)執(zhí)行過程：

20、首先，在離散制造車間的生產(chǎn)執(zhí)行過程中，每個esc都有根據(jù)生產(chǎn)計劃安排的特定作業(yè)隊列，該隊列映射了esc的信息流，并驅動其dsnp執(zhí)行生產(chǎn)活動；其次，由于資源和作業(yè)狀態(tài)的動態(tài)變化，esc中完成同一生產(chǎn)作業(yè)的路線可能有所不同，這種邏輯由dsnp中的進/出決策功能控制，它映射了控制流；最后，在信息流和控制流的引導下，物料按照dsnp的執(zhí)行順序前進，它們的實際流動路線映射了物料流。

21、進一步的，步驟3具體為：

22、構建的具有有向服務節(jié)點對dsnp和可封裝服務單元esc的靈活生產(chǎn)執(zhí)行邏輯模型pelm-dae定義如下：

23、

24、其中，pescset和bescset是pesc和besc的集合，描述車間各種生產(chǎn)功能模塊的組成；是車間級別的dsnp集合；和是車間級別的物流路徑和執(zhí)行器的集合，共同描述車間esc之間的交互，是車間生產(chǎn)活動的映射；fset是流動實體集。

25、本發(fā)明的有益技術效果為：

26、本發(fā)明模型引入有向服務節(jié)點對和封裝服務單元的概念，實現(xiàn)了ficm的表示和集成，能夠有效描述動態(tài)生產(chǎn)執(zhí)行邏輯。pelm-dae模型為構建連接圖提供了基礎，使得能夠表征作業(yè)執(zhí)行關系和約束，并預計算ficm。本發(fā)明的模型為提高調(diào)度仿真效率提供了新的技術方案，具有重要的實際應用價值。